CN201307238Y - 抽油机井智能检测控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种油田检测控制设备，特别涉及一种抽油机井智能检测控制系统。其技术方案是：由检测系统、分析和控制系统组成；所述的检测系统包括抽油机示功图测试仪、抽油机液位测试仪、抽油机功率测试仪、流量计和压力计，分别将检测到的抽油井示功图，动液面的高度、电机的功率、产液量、套管压力和油管压力，通过数据总线或无线通讯输入到分析和控制系统中，进而控制抽油机马达，调节抽油机的冲次，使调节后的抽油井处于最优化的运行状态。有益效果是：提高了抽油井液面和抽油泵的充满系数，达到了提高产液量和节电的目的；避免发生空抽和“液击”，延长了抽油杆和抽油泵的使用寿命，延长了检泵周期。
Description
一、技术领域：
本实用新型涉及一种油田检测控制设备，特别涉及一种抽油机井智能检测控制系统。
二、背景技术：
国内外原油生产公司追求的目标是：提高原油产量，降低采油成本。对于抽油机井来说，就是要优选抽汲参数(主要是泵径、冲程、冲次)，使抽出的液量和井下供液能力相协调。当供液量大时多抽快抽；供液量少时少抽慢抽。如果抽出的液量少于井下的供液量，则没有充分发挥抽油机井的产能，减少了产液量；如果抽出液量的能力大于井下的供液量，则浪费电力，加剧抽油机采油系统的磨损，还会发生液击(抽油泵的柱塞打击液面)等负面影响，这就使抽油杆和抽油泵的使用寿命降低，增加了更换抽油杆和抽油泵的费用和油井作业费用，增加了采油成本。
要保证抽油机井安全高效运行，就要经常检测抽油机井的工作参数，经过分析，自动控制这些参数。令抽油机井采油系统和供油地层处于协调的工况状态。国内外抽油机井在生产和维护过程中，存在的主要问题是抽油机井工作参数的检测和控制脱节。我国大多数抽油井，是技术人员到抽油机井进行检测，把检测结果带回办公室分析，几天后再到井场进行调试。由于井下情况不断发生变化，因此，这样调试达不到预期的效果。
三、发明内容：
本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种抽油机井智能检测控制系统，能对抽油机井自动检测和控制。
其技术方案是：由检测系统、分析和控制系统组成；所述的检测系统包括抽油机示功图测试仪、抽油机液位测试仪、抽油机功率测试仪、流量计和压力计，分别将检测到的抽油井示功图，动液面的高度、电机的功率、产液量、套管压力和油管压力，通过数据总线或无线通讯输入到分析和控制系统中，进而控制抽油机马达，调节抽油机的冲次，使调节后的抽油井处于最优化的运行状态。
上述的分析和控制系统采用智能变频控制系统或间抽控制系统，其中，智能变频控制系统不仅具有过载、欠载、三相电流不平衡、短路、缺相、过电压、欠电压等多种保护功能，而且当检测到电机处于轻载状态时可以切断变频器电源节能，再次送电时对电网没有冲击。智能变频控制系统可以根据采油系统工况状态分析的结果，作出相应的参数修定。
上述的智能变频控制系统智能变频控制系统由RS485现场通讯总线、DSP信号处理模块、显示操作盒、IGBT驱动模块和DSP信号处理模块组成；RS485现场通讯总线用于DSP信号处理模块连接抽油机液位测试仪，抽油机功率测试仪，流量计和压力计，通过MODBUS通讯协议，DSP信号处理模块能够存取各仪表的数据；DSP信号处理模块由TMS320F2812DSP及外围器件组成；显示操作盒由1cd显示器，按键组成，完成信息显示，参数输入功能；IGBT驱动模块是DSP信号处理模块控制IGBT通断接口，起到强弱电隔离，控制信号放大作用。
上述的智能变频控制系统内设有无线通讯接口，无线通讯接口连接无线传输模块和GPRS模块，用于DSP信号处理模块连接无线通讯设备。
上述的智能变频控制系统内设有USB通讯接口，USB通讯接口是DSP信号处理模块对外数据交换接口，用户可以通过此插usb盘来读取数据。
上述的抽油机功率测试仪采用OSGC3—1便携式油井功率测试仪。。
其中，变频器液晶显示屏左边由上至下顺序显示已经存储的若干个不同频率的示功图、产液量和耗电量，也存储有便于对照用的典型示功图，同时还可以看到三相电压、三相电流、有功功率，无功功率、视在功率、功率因数等各种电参数以及井口井液的温度、套管压力、油管压力、流量等一系列数据，这些数据可以通过无线通讯传输到采油厂的控制中心。
本实用新型的有益效果是：利用计算机技术和无线通讯技术，将抽油机井检测设备和控制设备有机结合，解决了以往抽油井检测与控制脱节的矛盾，采用抽油机智能变频控制装置和智能间抽控制装置，提高了抽油井液面和抽油泵的充满系数，达到了提高产液量和节电的目的；避免发生空抽和“液击”，延长了抽油杆和抽油泵的使用寿命，延长了检泵周期，节省了更换抽油杆和抽油泵的费用和油井作业费，降低了采油成本。
四、附图说明：
附图1是本实用新型的原理方框图；
附图2是智能变频器控制器原理方框图；
附图3是智能变频器控制器IGBT驱动电原理图；
附图4是抽油机井正常的示功图；
附图5是抽油机井供液不足的示功图。
五、具体实施方式：
结合附图1—5，对本实用新型作进一步的描述：
主要由检测系统、分析和控制系统组成；所述的检测系统包括抽油机示功图测试仪、抽油机液位测试仪、抽油机功率测试仪、流量计和压力计，分别将检测到的抽油井示功图，动液面的高度、电机的功率、产液量、套管压力和油管压力，通过数据总线输入到分析和控制系统中，进而控制抽油机马达，调节抽油机的冲次，使调节后抽油井处于理想的运行状态。
其具体工作过程如下：首先将检测到的抽油井示功图，动液面的高度，电机的功率，产液量，套管压力，油管压力，通过RS485现场总线输入到智能变频控制器中；以及这口抽油机井的泵径，冲程、冲次，泵挂深度、油管尺寸等参数通过显示操作盒输入到智能变频控制器中。利用分析系统的分析软件，并根据这口井的工作参数提供一种或几种比较理想的示功图。图4是正常的示功图，抽油泵充满系数为100％，其外形接近平行四边形。如果井下供液不足，其示功图如图5的实线图形所示，其主要特点是：图形的右下角往里陷。分析软件还根据这口井的实际参数，画出一个或几个这口井比较理想的示功图(如图5的虚线图形)。发现示功图供液不足时，抽油机智能变频控制装置启动，调节抽油机的冲次，使调节后抽油井的实际示功图接近理想的示功图；达到提高抽油泵充满系数的目的。该系统最大特点在于现场操作人员可以利用变频器液晶屏显示的功图图形直观的调节变频器转速；同时通过无线远传模块，把数据传到管理中心，工程师利用计算机可以分析每口油井是否处于最佳运行状态，如不是处于最佳运行状态，可远程调参，调参后的结果可从计算机上反馈出来，这样可确保每口油井二十四小时始终处于控制中心监控之下，每口油井始终处于比较理想的运行状态。
智能变频器控制器的工作原理如下(参照附图2)：
由RS485现场通讯总线，无线通讯接口，USB通讯接口，DSP信号处理模块，显示操作盒，IGBT驱动模块，DSP信号处理模块组成。RS485现场通讯总线是DSP信号处理模块连接油井液位测试仪，OSGC3—1便携式油井功率测试仪，流量计和压力计现场仪表，通过MODBUS通讯协议，DSP信号处理模块能够存取各仪表的数据。无线通讯接口是DSP信号处理模块连接无线通讯设备的，连接无线传输模块和GPRS模块。无线传输模块用于DSP信号处理模块和抽油井示功图测试仪之间无线通讯用的；GPRS模块用于DSP信号处理模块和控制中心之间无线通讯用的。USB通讯接口是DSP信号处理模块对外数据交换接口，用户可以通过此插usb盘来读取数据。DSP信号处理模块是整个智能控制器核心，由TMS320F2812DSP及外围器件组成。显示操作盒由1cd显示器，按键组成。完成信息显示，参数输入功能。IGBT驱动模块是DSP信号处理模块控制IGBT通断接口，起到强弱电隔离，控制信号放大作用。
智能变频器控制器的IGBT驱动电原理参照附图3：
U1为M57962AL厚膜集成电路，A、K管脚分别为DSP信号处理模块发出的驱动信号输入端+，驱动信号输入端—。PC1为PC421光耦，FALT管脚指示M57962AL有无故障。P1为DC/DC模块输入24VDC，输出+15VDC和-5VDC，输入输出之间隔离。工作过程为由P1提供M57962AL电源，DSP信号处理模块控制M57962AL输出管脚VOUT高低。当A管脚为高电平时，VOUT输出+15VDC，通过Rg使IGBT导通；当A管脚为低电平时，VOUT输出—5VDC，通过Rg使IGBT关断。当IGBT出现故障时，通过D1，DZ1传导到M57962AL的DP管脚上，使FALTOUT管脚输出高电平，R2使PC1导通，故障信号通过PC1的FALT管脚连接DSP信号处理模块，使DSP信号处理模块及时做出保护动作反应。
Claims (6)
1、一种抽油机井智能检测控制系统，其特征是：由检测系统、分析和控制系统组成；所述的检测系统包括抽油机示功图测试仪、抽油机液位测试仪、抽油机功率测试仪、流量计和压力计，分别将检测到的抽油井示功图，动液面的高度、电机的功率、产液量、套管压力和油管压力，通过数据总线或无线通讯输入到分析和控制系统中，进而控制抽油机马达，调节抽油机的冲次，使调节后的抽油井处于最优化的运行状态。
2、根据权利要求1所述的抽油机井智能检测控制系统，其特征是：所述的分析和控制系统采用智能变频控制系统或间抽控制系统。
3、根据权利要求2所述的抽油机井智能检测控制系统，其特征是：所述的智能变频控制系统由RS485现场通讯总线、DSP信号处理模块、显示操作盒、IGBT驱动模块和DSP信号处理模块组成；
RS485现场通讯总线用于DSP信号处理模块连接抽油机液位测试仪，抽油机功率测试仪，流量计和压力计，通过MODBUS通讯协议，DSP信号处理模块能够存取各仪表的数据；
DSP信号处理模块由TMS320F2812DSP及外围器件组成；
显示操作盒由1cd显示器，按键组成，完成信息显示，参数输入功能；
IGBT驱动模块是DSP信号处理模块控制IGBT通断接口，起到强弱电隔离，控制信号放大作用。
4、根据权利要求3所述的抽油机井智能检测控制系统，其特征是：所述的智能变频控制系统内设有无线通讯接口，无线通讯接口连接无线传输模块和GPRS模块，用于DSP信号处理模块连接无线通讯设备。
5、根据权利要求3所述的抽油机井智能检测控制系统，其特征是：所述的智能变频控制系统内设有USB通讯接口，USB通讯接口是DSP信号处理模块对外数据交换接口，用户可以通过此插usb盘来读取数据。
6、根据权利要求1或3所述的抽油机井智能检测控制系统，其特征是：所述的抽油机功率测试仪采用OSGC3—1便携式油井功率测试仪。
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